DE2608957A1 - Kompakter schreibprojektor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Schreibprojektoren und insbesondere einen kompakten tragbaren Schreibprojektor mit verbesserter Leistungsfähigkeit.

Typische Schreibprojektoren nach dem Stand der Technik weisen ein kastenartiges Gehäuse auf, das eine Lichtquelle unter einer Fresnel-Kondensatorlinse sowie eine Vorlagenbühne enthält, auf die ein Durchsichtsbild aufgelegt wird. Weiterhin ist ein Projektionskopf einstellbar über der Bühne angeordnet, der das projizierte Bild ausrichtet und fokussiert.

Eine derartige Konstruktion ist in der US-Patentschrift 3.126.786 be- schrieben. Eine große, üblicherweise 25 x 25 cm (10 x 10 in.) messende Bühne erlaubt die Projektion von Durchsichtbildern in Briefbogengröße. Gewöhnlich ist eine Projektionsfläche von etwa 150 x 150 cm (60 x 60 in.) erforderlich. Um bei der Projektion in einem erleuchteten Klassenzimmer bzw. Vorlesungssaal eine ausreichende Ausleuchtung zu erreichen, waren die in solchen Projektoren nach dem Stand der Technik eingesetzten Lichtquellen gewöhnlich auf mindestens etwa 500 Watt und in einigen Fällen auf mehr als 500 Watt ausgelegt.

Die US-Patentschrift 3.428.800 beschreibt eine Lichtquelle mit einer Glühwendel, die sich im wesentlichen im eingeschlossenen Brennpunkt eines Reflektors befindet, der die Form eines abgeschnittenen Ellipsoids und eine diffus reflektierende, leicht gehämmerte oder gerillte Oberfläche aufweist. Eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung - wenngleich bei verringertem Wirkungsgrad - wird dabei durch die Verwendung einer mittigen Abschirmung erreicht, die die Direktstrahlung abblendet.

Andere Lichtquellen nach dem Stand der Technik mit derartigen Ellipsoidreflektoren weisen einen Glühfaden und eine Aperturplatte auf, die am inneren bzw. äußeren Brennpunkt des Ellipsoids angeordnet sind. Derartige Quellen projizieren einen intensiven, aber verhältnismäßig schmalen Lichtkegel, der bei Fahrzeugscheinwerfern und in Kinoprojektoren sinnvoll sein mag, aber bei einem kompakten Schreibprojektor mit gewünscht großflächiger Vorlagenbühne nicht ausreicht.

Diese Probleme lassen sich mit einem Schreibprojektor vermeiden, bei dem ein diffus reflektierender Reflektor in Form eines abgeschnittenen Ellipsoids sowie eine Aperturplatte verwendet wird, die mittige Abschirmung jedoch fortgelassen ist, wobei zusätzlich die Aperturplatte gegen den äußeren Brennpunkt versetzt ist.

Als Ergebnis wird der Wirkungsgrad des Beleuchtungssystems dahingehend verbessert, dass der Leistungsverbrauch erheblich sinkt. Die üblicherweise erforderliche Lichtleistung von 200 Lumen lässt sich mit einer 350-W-Lichtquelle erreichen. Weiterhin nimmt überraschenderweise die Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung zu, so dass Bildteile in den Eckbereichen auch ohne Raumverdunklung voll lösbar bleiben. Weiterhin reduzieren diese Verbesserungen die Anforderungen an die Gerätekühlung und stellen eine Hilfe bei der Reduktion der Geräteabmessungen dar, so dass sich ein kompakter tragbarer Schreibprojektor ergibt, der sich leicht in Flugzeugen und anderen öffentlichen Verkehrsmitteln transportieren lässt, aber dennoch die Projektion von Durchsichtvorlagen in voller Briefbogengröße zulässt.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht eines tragbaren Schreibprojektors nach der vorliegenden Erfindung in der Arbeitsstellung;

Fig. 2 zeigt schematisch die bevorzugte Anordnung der wesentlichen Teile des Schreibprojektors; und

Fig. 3 ist eine Einzelheit, die die gegenseitige Zuordnung der Lichtquelle, des Reflektors und der Aperturplatte zeigt.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, weist der Projektor ein kastenförmiges Ge- häuse 10 auf, das an der oberen Fläche mit einer transparenten Vorlagenbühne 11 und den Jalousieschlitzen 12 versehen ist. Eine Seitenwand 13 trägt einen kippbaren Träger 13 mit einem einstellbaren Projektionskopf 14 (in der hochgestellten Arbeitsstellung gezeigt) sowie einen Haltewinkel 15, der die Anordnung in der zum Transport gekippten Lage hält.

Wie in der Fig. 2 gezeigt, weist das Gehäuse 10 eine Lichtquelle 20, eine Aperturplatte 21, einen ebenen Spiegel 22 sowie eine Fresnel-Kondensatorlinse 23 auf. Durch die Jalousieschlitze 24 kann Kühlluft eintreten und wird unter dem Druck eines (nicht gezeigten) Gebläses durch Schlitze 12 an der Oberseite ausgeblasen.

Die Steuerung des Projektors erfolgt mittels einer Schalterleiste 16, die Lampeneinstellung durch die Hebel 17 und 18. Im Betrieb strahlt Licht von der Quelle 20 durch die Aperturplatte 21 zum Spiegel 22 und von dort durch die Linse 23 und die Bühne 11, auf der sich ein Durchsichtbild befindet. Das Licht läuft dann in den Projektionskopf 14 hinein, der es auf eine Wand bzw. einen (nicht gezeigten) Bildschirm richtet und dort fokussiert.

Die gefaltete Strahlführung ermöglicht eine verringerte Tiefe der Anordnung, was einen kompakten Aufbau ergibt, der sich bequem mit der Hand tragen lässt, in den unter Flugzeugsitzen verfügbaren Raum passt und vor der Benutzung keinerlei andere Behandlung erfordert als das Hochschwenken der Projektionskopfanordnung.

Die Fig. 3 zeigt Einzelheiten des Aufbaus und der Anordnung der Quelle 20 und der Platte 21. Eine Lampe 26 enthält eine Glühwendel 27, die so symmetrisch wie möglich um die optische Achse A herum angeordnet ist. Weiterhin liegt sie, wie in der Fig. gezeigt, im wesentlichen links vom inneren Brennpunkt F[tief]i des Ellipsoidreflektors 28.

Die reflektierende Innenfläche des Reflektors ist diffus reflektierend ausgeführt - bspw. durch leichtes Hämmern von Metall. Vorzugsweise besteht der Reflektor aus leicht versilbertem Glas oder Kunststoff, das bzw. der zwar für sichtbares Licht undurchlässig ist und es reflektiert, den wärmeerzeugenden Infrarotanteil jedoch wenigstens teilweise durchlässt, um die Möglichkeit einer Überhitzung in der Quelle 20 so gering wie möglich zu halten.

Der äußere Brennpunkt des Ellipsoidreflektors ist bei F[tief]o innerhalb des gestrichelt gezeichneten Umrisses, der den fehlenden Teil des Ellipsoids darstellen soll, gezeigt. Die Lage der Aperturplatte 21 fällt jedoch nicht mit dem Brennpunkt F[tief]o zusammen. Vielmehr ist die Aperturplatte zum inneren Brennpunkt hin und an eine Stelle versetzt, an der das Licht von der Quelle 20 als hochintensive Scheibe minimaler Flächengröße auf einer geeigneten ebenen Oberfläche erscheint. Der gewünschte Ort lässt sich alternativ durch Ausmessen der am Sichtschirm für unterschiedliche Stellungen der Aperturplatte erzeugten Beleuchtungsstärke und Auftragen einer Kurve für diejenige Stellung bestimmen, für die die Beleuchtungsstärke maximal wird.

Die Aperturplatte kann in Form einer einstellbaren Blende vorliegen, mit der die Flächengröße der axial mittigen Öffnung sich nach Wunsch ändern lässt. Die Öffnung wird normalerweise kreisförmig sein, obgleich eine Rechteck- oder andere Gestalt ebenfalls eingesetzt werden kann.

Reduziert man die Fläche in ihrem Durchmesser auf weniger als den Minimaldurchmesser des Lichtstrahls, nimmt auch die den Bildschirm erreichende Lichtmenge ab. Überraschenderweise ergibt sich daraus jedoch auch eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Ausleuchtung und eine verbesserte Auflösung. In der Praxis hat es sich als wünschenswert herausgestellt, die Größe der Öffnung auf nicht mehr als etwa 90 % der Fläche des Minimaldurchmessers des hochintensiven Strahls zu begrenzen.

Ist einmal eine für eine spezielle Projektorkonstruktion und deren Anwendung geeignete Aperturfläche gefunden, ist eine Platte mit fester Öffnungsfläche vollständig ausreichend und ergibt einen vereinfachten Aufbau.

Eine beispielhafte Ausführung eines Schreibprojektors nach der vorliegenden Erfindung enthält einen Projektionskopf und eine Fresnel-Kondensatorlinse im wesentlichen nach der genannten US-Patentschrift 3.126.786 zusammen mit einem ebenen Spiegel, einer Lichtquelle und einer Aperturplatte, wie sie hier beschrieben sind. Der Reflektor hat eine gehämmerte bzw. mit "Grübchen" versehene metallische und diffus reflektierende Oberfläche und weist über die Öffnung einen Durchmesser von 4,44 cm (1,75 in.) auf. Der äußere Brennpunkt liegt etwa 2,54 cm (1 in.) von der Öffnungsebene des Reflektors entfernt. Die Aperturplatte befindet sich 1,91 cm (0,75 in.) vor dem offenen Ende des Reflektors; ihre Öffnung ist kreisförmig und hat einen Durchmesser von 2,34 cm (0,922 in.), während der minimale beobachtete Durchmesser der hochintensiven Lichtscheibe, die auf einer entsprechend angeordneten Zielfläche beobachtet wird, schätzungsweise 2,8 cm (1,1 in.) betrug. Die Gesamtlänge des axialen Lichtweges von der Aperturplatte zur Fresnellinse beträgt 27,89 cm (10,98 in.). Die Lampe 16 hat eine Leistung von 350 W, die Vorlagenbühne eine Fläche von 25 x 25 cm (10 x 10 in.). Mit abgesenktem Projektionskopf ergibt sich eine Gesamthöhe der Vorrichtung von nur 20 cm (8 in.).

Das Licht aus dem Projektor wird auf einen Sichtschirm in einer Entfernung fokussiert, die ausreicht, um eine Fläche von 150 x 150 cm (60 x 60 in.) auszuleuchten. Die Fläche wurde dabei in neun gleiche Teile geteilt und die Beleuchtungsstärke jeweils im Mittelpunkt der Teilfläche gemessen. Das Verhältnis der durchschnittlichen Ausleuchtung in den Eckflächen zu der der Mittelfläche ergab sich zu 44/100.

Ein Normaldurchsichtbild mit einem Auflösungsmuster aus in unterschiedlichen Abständen befindlichen Linien wurde auf die Bildbühne aufgelegt und das Projektionsbild visuell geprüft. Unter Bedingungen, die eine Auflösung von 16 Linien/mm im Mittelbereich zulassen, beträgt die durchschnittliche Auflösung in den Außenbereichen 11,25 Linien/mm.

Zum Vergleich wurden entsprechende Messungen mit kreisförmigen Öffnungen unterschiedlicher Durchmesser durchgeführt; die Ergebnisse sind unten tabelliert. Zum Vergleich sind die mit einer Öffnung von 2,34 cm (0,922 in.) Durchmesser erhaltenen Werte ebenfalls aufgeführt.

Beleuchtung (Lumen)

Öffnungs-Durchmesser Ecke Auflösung

cm / in. insgesamt Mitte Linien/mm

3,33/1,31 2223 0,39 8,8

3,05/1,20 2207 0,39 9,3

2,79/1,10 2157 (0,38) 10,3

2,52/0,994 1974 0,43 10,6

2,34/0,922 1874 0,44 11,3

2,16/0,850 1703 0,48 11,3

Claims (5)

1. Schreibprojektor, bei dem in der angegebenen Reihenfolge entlang einer optischen Achse eine Lichtquelle, eine Aperturplatte, eine Fresnel-Kondensatorlinse, eine Vorlagenbühne und ein Projektorkopf aufeinanderfolgen, wobei der letztere ein Abbild der graphischen Information in einem auf die Bühne gelegten Durchsichtbild auf einen entfernt gerichteten Bildschirm richten und dort fokussieren kann, gekennzeichnet durch einen entlang der optischen Achse zwischen der Aperturplatte und der Fresnellinse angeordneten ebenen Spiegel und eine Lichtquelle mit einem lichtstreuenden Reflektor in Form eines abgeschnittenen Ellipsoids mit einem inneren und einem äußeren Brennpunkt sowie einem axial angeordneten Glühfaden, der gegenüber dem inneren Brennpunkt zum äußeren Brennpunkt hin versetzt ist, wobei die Quelle ein Lichtmuster mit einer minimalkleinen Fläche hoher Lichtintensität erzeugt, die Aperturplatte rechtwinklig zur optischen Achse an einem Punkt angeordnet ist, der gegenüber dem äußeren Brennpunkt zum inneren Brennpunkt hinzu versetzt und entlang der optischen Achse an dem Punkt der hochintensiven Lichtfläche minimalen Durchmessers angeordnet ist und die Öffnungsfläche einen geringeren Durchmesser hat als die Fläche minimalen Durchmessers mit der hohen Lichtintensität.

2. Schreibprojektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Brennpunkt etwa 2,5 cm (1 in.) vom offenen Ende des Reflektors und die Aperturplatte etwa 1,9 cm (3/4 in.) vom offenen Ende entfernt liegen.

3. Schreibprojektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche minimalen Durchmessers mit hoher Beleuchtungsstärke einen Durchmesser von etwa 2,79 cm (1,1 in.) und die Öffnung einen Durchmesser von nicht mehr als etwa 2,54 cm (1,0 in.) und nicht weniger als etwa 2,29 cm (0,9 in.) aufweisen.

4. Schreibprojektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Öffnung etwa 2,34 cm (0,92 in.) beträgt.

5. Schreibprojektor mit einer Lichtquelle, einer Aperturplatte, einer Fresnel-Kondensatorlinse, einer Vorlagenbühne und einem Projektionskopf, die entlang einer optischen Achse aufgereiht sind, wobei der Projektionskopf ein Abbild graphischer Information in einem auf die Vorlagenbühne gelegten Durchsichtbild auf einen entfernt angeordneten Bildschirm werfen und dort fokussieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle einen lichtstreuenden Reflektor in Form eines abgeschnittenen Ellipsoids mit einem inneren und einem äußeren Brennpunkt sowie einen axial angeordneten Glühfaden aufweist, der gegenüber dem inneren Brennpunkt zum äußeren Brennpunkt hin versetzt angeordnet ist, dass die Quelle ein Lichtmuster mit einer hochintensiven Fläche minimalen Durchmessers erzeugt, die Aperturplatte rechtwinklig zur optischen Achse an einer vom äußeren Brennpunkt zum inneren Brennpunkt hin versetzten Stelle und am Punkt der Lichtfläche minimalen Durchmessers und hoher Intensität entlang der optischen Achse angeordnet ist, und dass die Fläche der Öffnung nicht mehr als etwa 90 % der Größe der Fläche mit dem minimalen Durchmesser und der hohen Lichtintensität ausmacht.

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